ejemplo de aplicacion del phase2

PABLO ZEGARRA ROCHA

2012-36974 FAIN- ESMI

1 DE MAYO DE 2016

Diseño de

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2

TRABAJO ENCARGADO Diseño de sostenimiento con Phase2 1) Objetivos:  Aprender a modelar en el software phase2 diferentes formas de tajos (secciones) y analizar cómo actúan los esfuerzos en cada uno de ellos.  Interpretar los resultados del software y decidir si es que necesita o no aplicarle sostenimiento.  Diseñar el sostenimiento de un tajeo haciendo uso del software phase2.

2) Aplicación del software phase2

DEMOSTRAR:

a) La distribución de tensiones en el contorno de la excavación dependiente de su forma pero no de su tamaño. Evidentemente a mayor tamaño de la excavación, esta será menos estable, aunque la distribución de tensiones sea invariable

Sección de 4x6m Sección de 10x15m

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 Activando la trayectoria de líneas de tensión del phase2 podemos comprobar el enunciado anterior, el tamaño no influye en la distribución de tensión en excavaciones de misma sección, en cambio con otras secciones que veremos más adelante, esta distribución es diferente.

b) La concentración de tensiones aumenta a medida que el radio de curvatura del contorno disminuye. Por tanto, conviene evitar los radios de curvatura pequeños

Apreciamos dos ejemplos para comparar en enunciado anterior, en la primera imagen observamos una sección con esquinas, (en este caso, radios de curvatura demasiado pequeños) , en el cual vemos la tensión es elevada. En la segunda imagen vemos una sección más curvada y apreciamos una disminución de tensión a comparación con la anterior, lo que es recomendable para el trabajo en él.

c) La concentración de tensiones tangenciales es máxima la parte correspondiente al contorno de una excavación y en el eje horizontal de la misma, decreciendo rápidamente según aumenta la distancia al contorno de la excavación. Esto se demostrara en los ejemplos mostrados más adelante, donde se verá que las líneas de tensión, independiente de la forma, es máxima en el borde. (r=a) Esta tensión disminuye al alejarse de contorno hasta una distancia de 3 veces el radio de la excavación.

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DISEÑAR LOS SIGUIENTES TAJOS DE EXPLOTACIÓN Modelar las siguientes secciones con las siguientes características y observar cómo interactúan los esfuerzos utilizando el phase2, se diseñara el sostenimiento para cada caso.

Características de la masa rocosa          

Roca : p.e. : Young : Poisson Criterio de falla Esfuerzo de tensión Cohesión : Cohesión residual : Angulo de fricción : Angulo de fricción residual

Lutita color Marrón 0,024MN/m3 1581MPa : 0.30 : Mohr-Coulomb : 0,018MPa 0,309MPa 0,309MPa 33º : 25º

Características de los materiales de soporte Shotcrete  Espesor  Young  Poisson

: :

0,90m 15000MPa : 0,18

Pernos de anclaje      

Diámetro : Young : Carga de diseño : Carga residual Separación sobre el eje del túnel Separación sobre el perímetro de la sección

38mm 200000Mpa 0,10MN : 0,01MN : 1m : 1m

RESULTADOS Universidad nacional Jorge Basadre Grohmann

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 Diseñamos la primera sección y analizamos el resultado de desplazamiento total, en el cual apreciamos una deformación máxima de 0.96m en los costados de la excavación. Desplazamiento

Ahora vemos los resultados de factor de esfuerzo del tajo así como la trayectoria de tensión, podemos observar que la concentración de tensión se da en mayor proporción en la parte superior del tajo y un poco menos en los costados. Factor de

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 Por tanto aplicamos sostenimiento de acuerdo a los resultados anteriores (en la parte superior y costados) de forma de reducir la deformación y tensión en las paredes del tajo. Hacemos uso de los parámetros mostrados anteriormente para el diseño de pernos y shotcrete. Luego de la aplicación de sostenimiento notamos cambios en el desplazamiento total, este se redujo de 0.96 a 0.82m. Desplazamiento

Se observa el cambio en los colores, el alejamiento de la tensión en los bordes del tajo. Se logra lo que se buscaba, hacer más segura la excavación. Factor de

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2da sección de tajo Hacemos el análisis de igual manera

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 Se aprecia que el mayor desplazamiento se da en los costados del tajo Desplazamiento

Observando el resultado del factor de esfuerzo vemos q la concentración de tensión se da en mayor proporción en el costado izquierdo de la excavación y un poco menos en la parte superior derecha. Factor de

Aplicamos sostenimiento (pernos y shotcrete) para mejorar las condiciones de la excavacion, haciéndola más segura para el trabajo en ella. Luego de esto, obtenemos una reducción en el desplazamiento total de 0.95 a 0.78m Universidad nacional Jorge Basadre Grohmann

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Desplazamiento

En el factor de esfuerzo después de sostener, vemos que la concentración de tensión se aleja mucho de los bordes. Factor de

3er Sección Analizamos una sección circular con un Diámetro de 10 m que bien podría ser un túnel.

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 Observamos la interpretación del desplazamiento total con un máximo de 0.84m Desplazamiento

La concentración de líneas de tensión se da en alrededores del borde del tajo mientras que el factor de esfuerzo es uniforme. Factor de

Después de aplicar sostenimiento (pernos de anclaje y shotcrete) vemos una gran reducción del desplazamiento total, se redujo de 0.84 a 0.42m Desplazamiento Universidad nacional Jorge Basadre Grohmann

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Luego de la aplicación de sostenimiento vemos una distribución de tensión uniforme de 0.92 alrededor del tajo. Factor de

3) Conclusiones  Se analizaron 3 tipos de secciones, en ellas podemos ver cómo es que afecta las tensiones y la deformación en las paredes de los tajos, así

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Diseño de sostenimiento con el software Phase2 pudimos decidir los lugares menos seguros en donde tuvimos que diseñar sostenimiento.  Este trabajo sirvió para aprender a diseñar un tajo así como aplicar sostenimiento, siendo de apoyo indispensable el software phase2, una herramienta muy útil.  Al aplicar sostenimiento a los tajos, se pudo observar la reducción en la tensión y deformación de las paredes. De esta forma logramos hacer más seguro el trabajo en estas.  El phase2 es sencillo de utilizar y los datos necesarios para ejecutar un proyecto son obtenidos de los ensayos previos en el laboratorio.  En todos los casos para el sostenimiento con pernos se usaron pernos de 8pies de longitud.

4) Bibliografía:  Diseño de excavaciones subterráneas mediante la correlación de concentración de tensiones críticas dela masa rocosa – Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga.  Análisis Tensional: Norma opcional para el diseño de la excavación subterránea -Slideshase.net  Manual de phase2 6.0  Apuntes de las clases te teoría

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